王昆等：无人机遥感在矿业领域应用现状及发展态势 ·1091· 故滑坡体厚度、体积、距离等关键参数特征；李维 而与此同时，该技术在矿业领域的应用当前 炼等S阿构建了基于无人机遥感与VR虚拟现实技 仍处于探索阶段，由于矿区地形条件复杂、周边地 术的滑坡灾害场景动态分析方法，并结合金沙江 形更迭速度快、矿山危险源监测精度要求苛刻，无 滑坡案例展示了滑坡灾情信息分析与用户沉浸式 人机遥感续航、操控、后处理、数据质量、测量精 交互功能 度与恶劣气候条件适应性等方面技术短板饱受业 另一方面，高陡边坡因人工难以抵达、环境危 界质疑，在矿业领域大规模推广应用仍然面临诸 险性高、工作强度大，传统测量手段往往受到限 多挑战.参照Coops等621的论述，结合我国当前矿 制.贾曙光等$为解决高陡边坡地质调查中人工 业生产实践面临的难题，本文梳理出该技术应用 难以抵达区域数据获取难题，结合低空无人机遥 在监管政策、操控方式、续航时间、处理算法、应 感技术提出地形模型、岩体结构面参数等关键数 用场景五个方面的发展态势： 据测量工作方法，并通过赤平极射投影分析判别 (1)规范监管 节理组对边坡稳定性的影响；McLeod等s8]将该技 不同国家和地区对于民用无人机监管措施千 术应用到露天矿爆破岩石量监测、岩石节理面走 差万别，中国、日本、加拿大、美国以及欧盟等 向调查中，指出其可避免人工野外作业风险，并可 200个国家和地区6]先后颁布无人机管制法律法 实现矿山三维空间信息数据库建立及实时更新： 规，严格限定无人机使用地域、方式、时间、用途 王栋等9应用无人机遥感建模勘察判识高陡边坡 等，并施行装备注册、执飞培训、飞行许可等监管 危险源，对危岩结构面、几何空间和地质特征测算， 措施.例如，我国深圳大疆创新(DI)公司通过地 指出该方法相比于传统危岩勘察技术，在精度、效 理围栏、硬件锁定等技术手段控制无人机远离禁 率、安全性、数据类型、可回潮性等方面具备优 飞区域活动：美国法规禁止无人机在飞手视线范 势：梁鑫等6o从边坡岩性组合特征、岩体结构特 围之外飞行，还限制在国家公园、大型城市等敏感 征、高程、坡型、坡度与采矿活动六个方面总结秦 区域放飞无人机.上述措施保障了无人机管理规 岭钒矿开采地区地质灾害发育规律，并结合无人 范性，但也在一定程度上延缓和限制了无人机产 机遥感技术提出隐蔽性边坡灾害早期识别方法， 业扩张与行业应用，研究者常常被迫需要通过第 矿区高陡边坡、尾矿坝、排土场等危险源众 三方专业机构开展外业测量，在研究投入、灵活性 多，边坡失稳、滑坡等灾害隐患时刻威胁矿山安全 与时间成本上阻碍了技术创新.另一方面，无人机 生产.无人机遥感能够化解卫星重访周期长、数 的不当使用也是无人机技术发展的一大威胁.全 据粗糙的难题，近年来在滑坡灾害研究中受到国 世界范围内，机场周边违规起飞造成民航客机迫 内外学者的大力追捧.尽管现阶段该技术仅能达 降事件屡见不鲜，迫使各国政府纷纷缩紧无人机 到cm级精度，但可以预见遥感数据序列与传统地 限制.负面报道加剧公众、监管部门与利益相关 面测量数据结合互补，在矿区边坡灾害调查、评估 方对于无人机技术的不信任，并可能招致更严苛 及监测中具有广阔应用前景 的监管措施.统一和简化各个国家和地区的无人 3发展态势分析 机监管，将会有力促进技术交流与协同进步 2018年11月，IS0国际标准化组织颁布了全球首 当前全球矿产品需求量仍处于高位，矿产资 个无人机标准草案并广泛征求意见，内容涵盖无 源开发逐渐向集约化、规模化、智能化、协同化的 人机分类、设计、制造、操作、维护、飞行记录、安 趋势发展，颠覆传统的生产技术与管理模式不断 全管理等多方面的标准化，将为全球无人机统一 革新.如前文所述，国内外学者聚焦矿山企业传统 监管提供参考.此外，研究者还应积极参与无人机 生产管理方式的薄弱环节，充分挖掘无人机遥感 监管制度的制定与完善，力争将其对于科学研究 技术的优势，开展了大量探索性实践研究，积累了 及行业推广应用的负面影响最小化 诸多成功案例，对于该技术在矿业领域推广应用 (2)简化操控方式 有积极影响.Lee与Choils总结梳理了无人机遥 无人机操控方式对于飞手综合素质要求高， 感技术在矿业领域的应用场景，强调对于缺少精 需经过大量培训并考取飞行执照，部分专业级无 密设备与专业技术支持的中小型矿企，低成本无 人机操控还需多人协同配合，使用门槛高、自动化 人机遥感技术将在地形测量、矿山生产规划、安 程度低、工作流程繁琐.随着无人机制造工艺、板 全管理等环节扮演重要角色 载定位、视觉算法等技术创新，无人机操控方式与故滑坡体厚度、体积、距离等关键参数特征；李维 炼等[56] 构建了基于无人机遥感与 VR 虚拟现实技 术的滑坡灾害场景动态分析方法，并结合金沙江 滑坡案例展示了滑坡灾情信息分析与用户沉浸式 交互功能. 另一方面，高陡边坡因人工难以抵达、环境危 险性高、工作强度大，传统测量手段往往受到限 制. 贾曙光等[57] 为解决高陡边坡地质调查中人工 难以抵达区域数据获取难题，结合低空无人机遥 感技术提出地形模型、岩体结构面参数等关键数 据测量工作方法，并通过赤平极射投影分析判别 节理组对边坡稳定性的影响；McLeod 等[58] 将该技 术应用到露天矿爆破岩石量监测、岩石节理面走 向调查中，指出其可避免人工野外作业风险，并可 实现矿山三维空间信息数据库建立及实时更新； 王栋等[59] 应用无人机遥感建模勘察判识高陡边坡 危险源，对危岩结构面、几何空间和地质特征测算， 指出该方法相比于传统危岩勘察技术，在精度、效 率、安全性、数据类型、可回溯性等方面具备优 势；梁鑫等[60] 从边坡岩性组合特征、岩体结构特 征、高程、坡型、坡度与采矿活动六个方面总结秦 岭钒矿开采地区地质灾害发育规律，并结合无人 机遥感技术提出隐蔽性边坡灾害早期识别方法. 矿区高陡边坡、尾矿坝、排土场等危险源众 多，边坡失稳、滑坡等灾害隐患时刻威胁矿山安全 生产. 无人机遥感能够化解卫星重访周期长、数 据粗糙的难题，近年来在滑坡灾害研究中受到国 内外学者的大力追捧. 尽管现阶段该技术仅能达 到 cm 级精度，但可以预见遥感数据序列与传统地 面测量数据结合互补，在矿区边坡灾害调查、评估 及监测中具有广阔应用前景. 3    发展态势分析 当前全球矿产品需求量仍处于高位，矿产资 源开发逐渐向集约化、规模化、智能化、协同化的 趋势发展，颠覆传统的生产技术与管理模式不断 革新. 如前文所述，国内外学者聚焦矿山企业传统 生产管理方式的薄弱环节，充分挖掘无人机遥感 技术的优势，开展了大量探索性实践研究，积累了 诸多成功案例，对于该技术在矿业领域推广应用 有积极影响. Lee 与 Choi[61] 总结梳理了无人机遥 感技术在矿业领域的应用场景，强调对于缺少精 密设备与专业技术支持的中小型矿企，低成本无 人机遥感技术将在地形测量、矿山生产规划、安 全管理等环节扮演重要角色. 而与此同时，该技术在矿业领域的应用当前 仍处于探索阶段，由于矿区地形条件复杂、周边地 形更迭速度快、矿山危险源监测精度要求苛刻，无 人机遥感续航、操控、后处理、数据质量、测量精 度与恶劣气候条件适应性等方面技术短板饱受业 界质疑，在矿业领域大规模推广应用仍然面临诸 多挑战. 参照 Coops 等[62] 的论述，结合我国当前矿 业生产实践面临的难题，本文梳理出该技术应用 在监管政策、操控方式、续航时间、处理算法、应 用场景五个方面的发展态势： （1）规范监管. 不同国家和地区对于民用无人机监管措施千 差万别，中国、日本、加拿大、美国以及欧盟等 200 个国家和地区[63] 先后颁布无人机管制法律法 规，严格限定无人机使用地域、方式、时间、用途 等，并施行装备注册、执飞培训、飞行许可等监管 措施. 例如，我国深圳大疆创新（DJI）公司通过地 理围栏、硬件锁定等技术手段控制无人机远离禁 飞区域活动；美国法规禁止无人机在飞手视线范 围之外飞行，还限制在国家公园、大型城市等敏感 区域放飞无人机. 上述措施保障了无人机管理规 范性，但也在一定程度上延缓和限制了无人机产 业扩张与行业应用，研究者常常被迫需要通过第 三方专业机构开展外业测量，在研究投入、灵活性 与时间成本上阻碍了技术创新. 另一方面，无人机 的不当使用也是无人机技术发展的一大威胁. 全 世界范围内，机场周边违规起飞造成民航客机迫 降事件屡见不鲜，迫使各国政府纷纷缩紧无人机 限制. 负面报道加剧公众、监管部门与利益相关 方对于无人机技术的不信任，并可能招致更严苛 的监管措施. 统一和简化各个国家和地区的无人 机监管 ，将会有力促进技术交流与协同进步 . 2018 年 11 月，ISO 国际标准化组织颁布了全球首 个无人机标准草案并广泛征求意见，内容涵盖无 人机分类、设计、制造、操作、维护、飞行记录、安 全管理等多方面的标准化，将为全球无人机统一 监管提供参考. 此外，研究者还应积极参与无人机 监管制度的制定与完善，力争将其对于科学研究 及行业推广应用的负面影响最小化. （2）简化操控方式. 无人机操控方式对于飞手综合素质要求高， 需经过大量培训并考取飞行执照，部分专业级无 人机操控还需多人协同配合，使用门槛高、自动化 程度低、工作流程繁琐. 随着无人机制造工艺、板 载定位、视觉算法等技术创新，无人机操控方式与 王    昆等： 无人机遥感在矿业领域应用现状及发展态势 · 1091 ·